煤矿机电设备中变频技术的应用研究

煤矿机电设备中变频技术的应用研究（精选11篇）

煤矿机电设备中变频技术的应用研究 篇1

煤矿机电设备中变频技术的应用研究

【摘要】从我国进行改革开放之后，我国逐渐走上了一条可持续发展之路，各个领域都以绿色、环保作为发展的前提，而变频技术在有着良好的节省能源、降低消耗的作用的同时，还具有高性能矢量控制以及强大的抗干扰能力，因此，这项技术如果能够在煤矿机电设备中运用得当，不仅能为企业创造更好的经济效益，还能够提高该行业的社会效益。本文就变频技术的特点以及如何将变频技术运用在煤矿机电设备当中做出了分析。【关键词】煤矿机电设备；变频技术；工作原理；实际应用

现阶段，我国正处于一个经济飞速发展的阶段，各个行业都力图在这个社会环境下取得更好的发展，而煤矿企业如果想要在如此激烈的市场竞争环境中脱颖而出，取得更好的发展前景，就必须要将节能效果更好的变频技术运用到实际的煤矿开采工作当中。与此同时，经济的飞速发展带来的是我国居民的生活水平大幅度提高，在这个前提之下，人们开始更加的关注环保，希望能够更进一步的改善生活环境，因此，煤矿企业就更应该将变频技术应用到煤矿机电设备当中，从而在提升煤炭开采效率的同时还能够保证节能环保。1 变频技术的工作原理

在过去，各大煤矿企业都没用能够将变频技术实际应用到煤矿机电设备当中，都是使用交流电发动煤矿机电设备来进行工作，这就造成了资源的大量浪费。在经过调查研究以及实际接触之后发现，将变频技术应用到煤矿机电设备当中能够使交流电的速度发生一定的变化，因此，能够在很大程度上的降低对于电能的消耗。就目前而言，变频技术不管是在实践上还是在理论上都已经取得了很大程度的进步，主要是包括以下几点：功率器件变得更加智能化；逐渐实现了模糊自由化控制；变频技术当中的控制理论变得更加成熟，主要表现在变频速度的提升；我国许许多多的煤矿企业已经开始大量使用变频技术来完成转矩以及对矢量的控制工作。对于煤矿机电设备来说，使用变频技术能够使得交流电按照工作环境的变化而发生变化，通过将大功率晶体管（即GTR）转换成为绝缘栅双极晶体管（即IGBT）来提高功率器件的智能化程度，这就是变频技术的实际工作原理。现阶段，调速系统的集成度在日益提升，这就使得变频器也开始日益综合化，不单单是基本调速功能可以被有效实现，还出现了许许多多的新功能，例如通信功能、编程功能以及参数的辨识功能等。将变频技术应用到煤矿机电设备中的优势

近些年来，我国的煤矿行业发展飞速，而为了能够确保经济的持续性增长，我国各个煤矿企业都在大力开采中国越来越少的煤矿资源，这使得我国的煤炭资源储藏量变得更加稀少，也导致煤炭行业的竞争变得更加激烈。在这些前提的制约之下，我国的煤炭行业如果想要获得更好、更长远的发展前景，就应当开始思考如何利用先进的技术来降低煤炭企业在日常的生产过程中所消耗的电力，通过尽量减少企业的工作成本来提高企业的经济收益。因此，煤炭企业应当尝试将变频技术应用到煤矿机电设备当中，通过新兴技术来实现企业生产过程中的节能减排，以此来提高企业的经济效益，与此同时，将变频技术应用到煤矿机电设备当中还能够减少设备向外界排放出的废物，大大的降低了煤炭开采活动对于生态环境产生的污染以及破坏。对于煤炭行业来说，在煤炭的开采过程中，各种机械设备每天消耗的电能非常多，只有合理的将变频技术应用到煤矿机电设备当中，大量增加具体的变频技术的应用案例，并以这些案例作为研究资料，才能够实现对变频技术的创新，从而更大程度上的提升对于煤矿机电设备的控制能力以及提升节能性。由此可见，将变频技术应用到煤矿机电设备当中是极为必要的。如何在实际工作中将变频技术应用到煤矿机电设备当中 3.1 将变频技术应用到提升机当中

在煤炭开采人员进行煤炭开采工作的工程当中，需要频繁的使用提升机来到达各个工作地点，并且需要使用提升机来完成对开采工具、材料以及煤炭材料的运用工作，因此，提升机对于每一个煤炭企业来说都是必不可少的设备之一。一般来说，提升机拥有以下两个特点：提升机的运动速度情况比较复杂；提升机的启动以及停止行为比较频繁。提升机在工作的时候，主要是利用安装在机械设备内部的金属电阻来完成对于提升机的调速工作，而电机的转速主要是取决于这个金属电阻的电阻大小，因此，提升机在工作时就会消耗大量的电能。这种传统的调速方法过于依赖额外动力来制动电源从而完成提升机的工作，安全性能就没有过多的保障。为了提高提升机在运行中的安全性并降低工作时对于电能的消耗，相关的技术人员可以利用计算机来讲变频技术应用到煤矿机电设备当中，从而实现机电设备当中各个电路元件之间的连贯性，并加强各个元件之间的逻辑关系，从而最终实现对于提升机的优化。

3.2 将变频技术应用到皮带机当中

除了提升机之外，煤炭企业在进行煤矿的开采时，还需要运用到大功率的皮带机来完成对于开采出的矿物的运输工作，而这种皮带机在工作的时候，非常依赖电机来带动皮带的转动，因此，就需要使用非常大的电流量来启动电机，从而带动皮带的转动。传统的液力耦合器能够实现对于皮带机的功能，但也会使电路电压发生较大的变化，可能会降低皮带的使用寿命，而且由于液力耦合器在工作时会产生大量的热能，这也会加速皮带的老化。因此，为了能够降低皮带的损耗，延长皮带的使用年限，相关的技术人员可以将变频技术运用到皮带机当中，以此来实现皮带机软启动，从而确保皮带机的平稳运行，降低电能的消耗。将变频技术应用到皮带机当中，能够大大的提升耦合器的能量以及能源的利用效率，而且设备的维修费用也会大大的降低，从而增加煤炭企业的经济效益。3.3 将变频技术应用到通风机当中

在进行煤炭资源的开采时，还需要使用通风机来为煤炭开采人员提供一个更加安全的工作环境。通常情况下，在煤炭开采人员深入井下进行开采的时候，必须要一直保持通风机处于工作状态，因此，这也需要耗费巨大的电能，而且伴随着煤炭开采数量的不断增加，煤炭开采人员需要下到矿坑更加深入的地方来进行煤炭的开采，这对于矿井内的通风机也是一个巨大的挑战，这主要体现在以下几个方面：通风机的起动电流需要变得更大；通风机的设备损耗变得更大；通风机的功率随着矿井开采的深度增加而变得更大。而将变频技术应用到通风机当中，就可以使得通风机可以实现软启动，还可以减少对于电能的消耗从而解决矿井井下通风的问题，除此之外，还能够延长通风机的使用寿命。3.4 将变频技术应用到采煤机当中

煤炭企业在进行煤炭资源的开采时，必须要使用采煤机，因此，煤炭企业必须要做好四象限工作，并将变频技术应用到四象限工作当中，只有这样才能够在较大范围内完成对于采煤机的调节工作，从而确保采煤机能够时刻保持平稳的运行，很大程度上的减少了下滑以及溜车等情况的发生。除此之外，将变频技术应用到采煤机当中还能够极大的简化采煤机的操作工程，降低了煤矿开采的工作难度。4 总结

变频技术一经问世，就引发了人们的广泛关注，很多企业都逐渐意识到变频技术对于企业发展的重要性。因此，会有越来越多的企业将变频技术应用到实际工作当中，尤其是煤矿开采行业，变频技术对于煤矿开采行业的提升非常巨大，而在经过一段时间的应用过后可能还会变得更加巨大，因此，煤矿开采行业应当将变频技术应用到更多的煤矿机电设备当中，让煤炭企业在激烈的市场竞争中更具竞争力。【参考文献】

[1] 王恩标.煤矿机电设备变频技术的应用现状分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2014,(17):745-745.[2] 朱峰波.煤矿机电设备变频技术的应用现状分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(3).[3] 张建荣.变频技术在煤矿机电设备节能改造中的应用研究[J].低碳世界,2013,(20):245-246.

煤矿机电设备中变频技术的应用研究 篇2

1 变频技术在煤矿机电设备中应用的理论概述

1.1 变频技术工作原理

为了满足机电设备的动力需求, 在煤矿机电设备的动力设计中采用变频技术, 能够满足机器设备正常工作需要的动力, 同时还能减少能源, 使机器设备不用在满载负荷的情况下进行工作, 从而减少机电设备产生多余的力矩。变频技术是一项结合了强弱电与机械设备的综合技术, 主要包括了点击传动技术、计算机技术和电力电子技术。变频技术的基本原理就是通过半导体元件将工频电流信号转换为其他频率, 再将转换的工频交流电进一步转换为直流电, 依靠逆变器对电压和电流进行控制调节, 使机电设备能够达到无级调速。

1.2 煤矿生产中变频技术应用的重要性

我国各地区的煤矿资源经过多年的开采已经越来越少, 对于煤矿企业来说, 只有提高机电设备的节能效率和降低向空气中排放的污染物才能在激烈的市场中保持长久的发展, 这也是煤矿企业综合实力的标准, 随着多数企业在机电设备中应用变频技术, 不仅实现了节能环保的目的, 还提高企业的市场竞争力, 为企业健康稳定的发展奠定了基础。目前, 在煤矿开采的过程中, 通常机电设备的用电量占总用电量的70%以上, 自从使用变频技术, 大大节省了电能, 通过发挥变频技术节能优势, 对煤矿企业的生产发展具有重要的意义。而且在选择变频器的时候, 要对变频器的安全性、简易性和可控性等方面进行综合考察, 从而选择高效节能的变频设备。

1.3 变频技术的发展形式

在高科技和电子信息技术应用的基础上, 我国在变频技术的研究上取得一系列的成果, 完善了变频技术的理论, 同时在实际应用上也有了很大的发展。其中变频技术控制方式的改进, 智能控制模块的应用和其他功能的拓展都在各个领域广泛应用, 主要是在节能环保方面取得了很好的效果, 目前, 很多煤矿企业在机械设备应用的过程中采用变频技术, 从而有效的控制机械设备的运转, 进一步推动了变频技术在其他领域的应用。在变频技术的应用的过程中, 通过利用网路技术和自动化控制使得变频技术的集成化程度不断提高, 既能在机电设备上实现基本的调速功能, 同时结合计算机网络技术实现机电设备的编程和识别等功能。

2 变频技术在煤矿机电设备中的应用分析

随着煤矿企业广泛应用变频技术, 使得变频技术的价值性更高, 并且在机电设备的操作过程中, 变频技术的操作更加智能化, 并且通过计算机网络能够实现对设备的远程控制。

2.1 变频技术在提升机中的有效应用

通常矿井提升机都是在复杂和繁重的运行条件下工作的, 由于工作条件的繁杂, 对提升机的设备性能的要求也在不断提高。一般工作时, 提升机的调速任务非常繁重, 要不断的启动和关闭, 容易导致机电设备发生故障, 随着机电设备故障的提高, 大大减少了机电设备的使用周期, 而自从在提升机中应用变频技术, 对提升机起到了重要的保护作用。提高了机电设备的工作效率, 在提升机中应用变频技术不仅能有效的提高提升机的运行能力, 减少机电设备调速导致的电阻损坏。而且通过使用变频设备的内部软件也可以有效的提高提升机的运行能力, 降低提升机发生故障的频率, 从而减少机电设备的损害。最重要的是在提升机中应用变频技术可以高效的达到节能环保的目的。通过变频技术在实际应用中可以了解, 变频技术也在不断的改进和完善, 很多新的技术设备具有很好的兼容性, 例如, 提升机专用变频器和风光提升机变频器等, 满足了煤矿企业对机电设备性能的需求, 同时在煤矿企业机电和生产过程中被广泛使用。

2.2 变频技术在皮带机中的有效应用

在煤矿企业生产过程中, 皮带机的功率相对较大, 其工作原理是利用电机转动来带动皮带运转, 最后将皮带上的矿料沿皮带运输到目的地。皮带机在运转的过程需要足够大的电流, 并且通过轮毂与皮带之间的摩擦力来实现运转。此外, 液力耦合器在工作的过程中会产生大量的热能, 加速机器内部油温的升高, 不仅加快了机械老化的速度, 还给机器设备埋下了安全隐患。通过在皮带机中使用变频技术, 提高了机器在启停和运行过程中的安全性和稳定性, 达到了皮带机软启动的效果。而且通过使用变频技术大大提高了能量的利用率, 根据统计数据显示, 使用变频技术能将能源的利用率达到90%以上, 有效的提高了能源的使用效率, 不仅实现了节能环保, 还减少企业的成本支出, 提高了煤矿企业的经济效益。

2.3 变频技术在通风机中的有效应用

在煤矿开采作业中, 通风机中具有十分重要的作用。通常被称为煤矿开采工程的呼吸系统。在煤矿井下作业的过程中, 通风机运转时间较长, 要保持通风系统的一直运转。因此, 随着煤矿企业开采作业中的开采深度的增加, 通风机需要的功率也要不断增加。所以, 对通风机的技能要求也在不断增加, 而且通风机在启动的过程中存在很大的问题, 其中电流过大容易导致机电设备损害, 对电网设备产生摩擦和损耗, 在通风机中应用变频技术, 不仅能对风机运转实现有效的控制, 最重要的是能实现节能环保, 达到通风机软启动的效果, 进一步延长通风机的使用周期。

2.4 在煤矿空气压缩机上的有效应用

变频技术在煤矿空气压缩机上使用也能产生很好的效果, 通常空气压缩机是煤矿风动机电运行动力的来源, 而且电动机通过交流电机一直能处于工作的状态, 空气压缩机的工作原理是采用上下两点控制模式来实现有效的控制。即交流电动机一直处于工频运行状, 当空压机气缸压力与预设压力值基本一致时, 就会关闭空压机进气阀, 此时不会再产生压缩气体, 电动机处于空载状态下;随着压力的不断下降, 接近预设压力时, 空压机气阀便随之打开, 产生压缩空气, 此时电动机处于重载状。煤矿实际用气量与产气量之间不可能一致, 所以就会导致空压机频繁加载、卸载, 进而对电网、电动机以及空压机差生不利影响。对于变频技术而言, 其通常具有控制精度高、易操作以及免维护等特性。若普通电动机应用变频技术来调速, 可在其拖动负载过程中无需进行改动, 但针对具体的生产工艺要求, 应当对转速输出适当的调整。变频器驱动方式, 从根本上改变了传统的空气压缩机加载与卸载供气控制方式, 通过调整电机用气量的大小来实现转速自动调控, 以确保供气压力自身的恒定性, 使压缩机的启停次数减少。

3 结束语

现代煤矿机电工程中使用变频技术能够有效的提高工作效率, 实现节能环保的目的, 随着我国大量的矿山工程中使用变频器, 变频技术得到了广泛的推广应用, 而且通过网络技术能更好的满足煤矿企业对机电设备不同功能的需求, 可见, 变频技术有更广阔的发展空间, 对于本研究存在的不足之处, 希望相关学者批评指正。

参考文献

[1]李宾.略论煤矿机电设备中变频技术的应用[J].科技创新导报, 2014 (19) .

煤矿机电设备中变频技术的应用研究 篇3

关键词：煤矿机电设备；变频节能技术；技术应用；发展趋势

我国煤矿资源较为丰富，煤矿产业在我国国民经济中占据重要地位，对我国国民经济的快速增长发挥了巨大作用。但目前，我国煤矿开采行业形势不容乐观，不仅耗能严重，且生产效率也较低。变频节能技术作为一种重要的节流方法在煤矿生产系统中发挥了巨大的节能效率。比如，在矿井中通过应用变频节能技术后，水泵、风机等设备的运转效率較之前都有极大提高；再如，矿井中的重要动力负荷设备矿井提升机、空压机、煤矿采掘运输机等设备在启动、加减速、制动等方面发挥了巨大的节能效果。因此，变频节能技术在我国煤矿的安全生产中具有重要的推广价值。

一、变频节能技术在煤矿机电设备中的应用分析

随着变频节能技术安全节能的功能逐渐凸显，因此该技术在我国煤矿机电设备中被廣泛推广应用。笔者通过对变频节能技术在机电设备中的应用研究，重点阐述下该技术在以下主要机电设备中的应用概况。

1、变频节能技术在采煤机中的应用。目前，采煤机变频调速系统已从“一拖二”发展为“一拖一”取得了进一步的发展和完善，我国能量回馈型四象限运行的交流变频调速采煤技术已相当成熟，国产电牵引采煤机的变频器电压为380，行走功率最大可为220Kw能够在额定转速下实现恒定转矩调速以和在额定转速以上情况下实现恒定功率调速及两台变频器之间的主从控制和转矩平衡。使用了回馈制动的四象限变频器的电牵引采煤机，通过在我矿实践应用后可以看出，四象限变频器调速电牵引采煤机能够对我采区20o～30o的大倾角工作面较大范围内调节制动力矩，确保牵引速度恒定不变，且未发生机器下滑跑车现象。同时，四象限变频器调速电牵引采煤机还具有结构简单，方便操作，速度调节可靠等优点，切实有效地解决了电牵引采煤机在大倾角工作面采煤的技术难点。

2、变频节能技术在提升机中的应用。煤矿提升机是煤矿生产过程中的重要机电设备，不仅能够降低矿工的劳动强度而且对矿工的安全生产也起到了有效的保障。以往提升机调速装置的工作原理主要是在电动机转子电路中通过利用金属电阻来进行调速操作，但是这种方式在实践应用过程中存在的缺点也较大，不仅具有较大的安全隐患，且电能的消耗也非常大。通过在提升机中引用变频节能技术

可以将交流四象限变频调速系统与变频防爆提升机相结合，采用无速度传感器矢量控制方式以输入和输出接口来远程控制提升机操作。同时该变频调速提升机还具有全面保护措施，如过流、过压、欠压及电机缺相保护等。

3、变频节能技术在皮带输送机中的应用。传统带式输送机驱动装置主要有以下六部分组成：电机、制动器、联轴器、减速机、耦合器、滚筒等部件组合如图1所示。这种结构相对复杂且布置宽度尺寸也相对较大，维修保养也较多，主要是利用液力耦合器对皮带机实施软启动，长时间这样就会使皮带发生老化断裂的情况。采用变频节能技术后不仅缩小了布置空间，而且实现了软启动。在皮带输送机中转入了皮带秤动态称重反馈控制系统，这样可以使皮带根据物料的重量多少实现重载加速、轻载减速以及空载停止等变速运输，不仅节约了电能资源，而且有效提高了皮带输送机的工作效率。

4、变频节能技术在流体负荷设备中的应用。变频节能技术在流体负荷设备中应用主要是对风机和泵的调速控制。变频调速在风机中的应用为了适应矿井的特殊工作环境，通过对风机进行升级改造后，有效降低了以往的最低转速，这样改造后的风机不仅更加适应工作环境，而且每年也可以为企业节约不少电费支出。而变频调速系统在矿区液用泵在矿区给水中的应用也发挥了重要作用，对设备的机械冲击大大降低，工艺系统的控制也更加灵活，极大提高了产品质量。同时变频技术对抽水泵实施加减速、平滑启停的控制，使得井下液位时刻趋于稳定状态，杜绝了水泵空转和频繁启停的耗能。所以变频节能技术对设备降低损耗及煤矿的安全生产都起到了积极的作用。

二、变频节能技术在煤矿机电设备中的展望

现阶段，变频技术在煤矿采矿行业发挥至关重要的作用，随着煤矿行业的广泛应用，可以看出未来发展空间巨大，采用变频技术来提高煤矿行业的节能水平是发展的必然趋势。我国是一个煤矿大国，因此在今后的开采过程中所应用到的设备种类也会持续增多，因此所应用的与机电设备相匹配的变频技术也会更大范围地发挥作用。目前我国矿山开采中电子技术已被广泛应用，变频节能技术在煤矿机电设备中应用必定会有一个很好的发展前景。

三、结语

变频技术在煤矿机电设备中的应用越来越广泛，具有极大的市场发展前景。在当下我国倡导节能化发展的今天，煤矿企业要想实现安全生产，提高生产效率，就一定要着重研发和应用与机电设备相匹配的变频节能技术。经过在煤矿的实践应用证明，通过利用变频节能技术不仅具有完善的变频调节功能，而且还起到了节能减排的效果，有效推动了企业的经济发展。

参考文献

[1] 王金龙.浅谈煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].商品与质量：学术观察，2012（10）.

[2] 于淑珍.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].黑龙江科技信息，2013（04）.

智能变频调速装置在煤矿中的应用 篇4

沈占彬

张晓军

(平顶山工业职业技术学院，河南

平顶山

467001)

矿用交流提升机在减速和爬行段的速度控制困难，不能实现恒减速控制，转子串电阻调速能耗十分大，控制电路复杂，经常产生故障和损坏等问题。在斜井提升机系统中应用变频器，节能效果显著，应用前景广阔。目前矿用提升机普遍使用交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒减速控制，经常会造成过放和过卷事故。提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗，转子串电阻调速控制电路复杂，这种转子串电阻调速属于有级调速，低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，斜井提升机运行中调速不连续，容易掉道，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，故障率高，影响生产效益。特别是在煤矿生产中不能实现防爆要求。针对串电阻调速系统的这些问题，本文介绍变频器在提升机调速系统中的应用。变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，能很好的防止提升机过卷和过放事故发生。变频器的调速还可以实现电动机的软启动，去除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果。变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故发生。交频器灵活的调速控制便于实现提升机的多段速控制，能防止叉道和弯道脱轨事故。因此，变频器在提升机调速系统中的应用有十分广阔的前景。

鉴于变频调速提升绞车的优越性，我矿采用唐山开诚电器有限责任公司生产的ZJT-30型隔爆兼本安智能变频调速装置。该变频调速装置主要整流及逆变元件和PLC及辅助元件均采用进口产品，具有可靠性高、使用寿命长等特点。它能有效地保护电机，延长电机的使用寿命。由于变频调速装置采用了隔爆兼本质安全型设计，符合《煤矿安全规程》的要求，可应用于煤矿井下含有煤尘、瓦斯爆炸危险的环境中，作为局部风机、水泵、空压机、提升绞车、皮带运输机及其它设备电机的变频调速和起停及保护控制，从而实现节能降耗、安全生产、延长电机使用寿命等多重目的。

系统的优点

本系统设有一条硬件安全电路和两条软件安全电路，这三条安全电路相互冗余与闭锁，一条断开时，另二条也同时断开。安全电路断开后，系统会立即解除运行控制指令，封锁变频器，分制动油泵，断开安全阀和KT线圈,进行紧急制动。

(1)实现了软启动、软停车，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠。

(2)起动及加速换挡时冲击电流很小，减轻了对电网的冲击，简化了操作、降低了工人的劳动强度。

(3)运行速度曲线成S形，使加减速平滑、无撞击感。

(4)安全保护功能齐全，除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外，还设有过卷、等速超速、定点超速、PLC编码器断线、错向、传动系统故障、自动限速等保护功能。

(5)设有回馈制动、抱闸制动制动方式，更加安全可靠。

(6)该系统四象限运行，可实现绞车的调速、换向、能量回馈制动等功能，且不受回馈能量大小的限制，适应范围广，节能效果更加明显。

(7)采用双PLC控制回路，能够实现双回路保护，一回路出现故障，另一回还可以继续运行。提升机变频调速的系统结构

图1：绞车电控系统图

图1所示，提升机ZJT-30-MSC隔爆兼本安智能变频调速其主要配置为变频调速系统、PLC控制系统及轴编码器监测系统组成，其中变频调速系统（图2所示）又分为输入电抗器、可控整流系统、电容平波系统、输出逆变系统。变频器主要对提升机的升降实现变频调速等，可控整流系统是一种可回馈电能的逆变器，它可单独作为高质量的无功补偿器使用，也可与其他系统相结合组成新的系统，以实现能量在交流侧和直流侧的双向传输，同时，系统可将交流侧的功率因数调整到任何希望的数值，且交流侧的电流为近乎完美的正弦波。电容平波系统主要对电网脉动整流滤波使其达到输出的波形平稳。PLC控制系统主要对提升机的变速、停车和精确制动、提升启动、下降启动、故障复位及紧急制动等操作控制。抱闸制动主要实现提升机停车控制。轴编码器监测系统是把运行的速度及方向和位置信号进行转换传输到PLC控制系统中。

3-AC660V1L11L21L3电抗器箱变频器箱+HA-Q01BUS++L1L2L3185KW,660V+UVWPE+M~BUS-图2 变频调速系统提升机变频调速系统按工作方式又分为变频器、行程控制、操作控制和抱闸控制。1.变频器

在提升机系统中的应用中，变频器主要进行恒加速变频调速启动、恒减速变频调速停车及行程变频调速运行等变频调速。变频调速是通过改变电机输入电源的频率来调节电机转速的，因此调速范围很宽，一般变频器基本上都可以达到0～400Hz，频率调节精度一般为0.01Hz，可以很好地满足提升机的恒加速和恒减速无级调速的要求。采用变频器后，电机可以实现真正意义上的软启动和平滑调速。变频器调速有别于转子串电阻调速，降低了转差率，提高了电路的功率因数，可以恒转矩输出，输出功率随转速变化，因此具有很好的节电效果。另一方面，变频器还可通过软件，很方便地改变输出转矩（即调整转矩补偿曲线）和加减速时间、目标频率、上下限频率等。变频器还具有强大的兼容功能，并根据使用要求进行功能组合，参数设置（修改）和动态调通。变频器也可通过端子排控制，对行程进行多段速度控制。图3为变频器恒加速和恒减速调速过程示意图，加速和减速过程可以灵活的调节，这种调速方式对防止提升机的过卷、过放、脱轨等都是十分有利的。

2.行程控制（PLC控制）

图3是提升机提升和下降过程示意图，行程控制分为2个过程，一个为正向提升行程，另—个为反向下降行程。行程控制主要将提升机的升降过程划分成不同的行程区间，根据每一行程区间的实际情况，可以用不同的变频调速控制提升机的升降速度。行程控制不仅控制提升机整个升降行程过程的变频调速，而且控制提升机的停车和制动过程。行程控制可以很好的防止提升机过卷、过放、脱轨和翻车等事故发生，特别适合具有弯道和叉道的特殊斜井。

行程控制是根据提升机的升降位置（行程区间）实施控制，PLC将行程位置转换成开关信号 3（如图1所示），发出指令控制信号传输到变频器进行多段速变频控制，停车控制和制动控制等。

3.制动控制

提升机的安全使用必须要有良好的制动和制动控制系统。制动一般采取回馈制动和抱闸制动相结合，回馈制动主要利用提升机的惯性在减速和下降行程所产生的再生能量进行制动。变频器使用回馈单元实现回馈制动，这是一种软制动形式，能很好的防止机械冲击和快速下滑。为了防止滑车等事故，使用抱闸对提升机实施抱死制动，抱闸制动—般在停车时使用，当运行到停车位置时，PLC对变频器发出停车信号。同时，对抱闸制动器发出抱闸控制信号，实施抱闸制动。当发生脱轨等事故时，操作控制实行紧急抱闸制动。

4.操作控制

操作控制主要执行提升启动、下降启动各紧急抱闸制动等控制。“提升启动”操作控制变频器正转运行，提升过程由行程控制器的提升行程控制完成。“下降启动”操作控制变频器反转，下降过程由行程控制器的下降行程控制完成。“紧急制动”操作主要控制异常时的变频器停止和抱闸制动。

工作原理

ZJT-30-MSC隔爆兼本安智能变频调速系统的工作原理是：操作台发出操作指令信号，传输到PLC-A1和PLC-A2，PLC-A1和PLC-A2根据轴编码系统、保护系统传回的信号进行内部比较，然后根据程序控制变频器执行起动、停车、制动、保护等功能。在PLC-A1故障或与其有关的编码器故障时，将“应急方式”转换开关打在“应急1”位置,利用PLC-A2可实现应急手动开车；同样在PLC-A2故障或与其有关的编码器故障时，将“应急方式”转换开关打在“应急2”位置,这时在PLC-A1内可把与PLC-A2相关的信号旁路掉，利用PLC-A1可手动开车。

变频器是通过改变电机定子供电频率来改变电机的转速，以实现绞车的调速。交流异步电动机的转速公式为

n=60f1(1－S)／p 其中n—电机转速 f1—定子供电频率

p—极对数 s—转差率

其中变频调速系统的工作原理如图2所示，系统内部采用矢量控制思想，“交—直—交”变频理论最终产生PWM电压。AC660V电源由隔爆接线腔 R、S、T 三个接线柱接入隔爆主腔内，经整流平波电路输入 IGBT 逆变桥，由逆变电路输出 U、V、W 来驱动电机的运行，对电机频率的调整控制，可根据现场的工况需要，由外部速度钮，以无级调速的方式设定好实际需要的参数值（即频率／速度值），以达到精确地适应所需频率 ／速度 ／功率的输出的要求。当工作现场的工况要求发生变化时，可随时用本质安全型参数程序控制器（键盘或 CCS 操作台）来修改参数，应用方便、灵活、可靠。

现场应用情况及运行效果

煤矿机电设备中变频技术的应用研究 篇5

“机电一体化”(Mechatronics)这个名词起源于日本。日本《机械设计》杂志1984年增刊文章中指出：“机电一体化就是利用微电子技术，最大限度地发挥机械能力的一种技术”。日本机械振兴协会经济研究所1981年3月的解释是：“机电一体化乃是机械的主要功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置相关软件有机结合而构成系统的总称”。概括地讲：机电一体化是机械工程学与电子学在机械产品设计开发中的有机结合，是微电子技术和信息处理技术最大限度地融入机械本体的结果。由于微电子技术的迅速发展和应用，产生了第三次技术革命，出现了一系列具有各种优异功能的技术和产品，使机电设备的面貌一新。国内外大量实践证明：发展机电一体化，是开发新产品、改造老设备行之有效的技术措施。

机电一体化技术就是机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合运用的复合技术。机电一体化技术顺应了当今科学技术发展的规律，显示了强大的`生命力。由于煤炭生产是将数百、数千万吨煤炭从地层深处采掘、运送到地面，因此需采用大量的机电设备才能实现这一目标，而采用机电一体化产品则是实现高产高效的最好选择。机电一体化将机械与电子技术融为一体，使物流、能流、信息流融为一体。近年来，随着微电子技术、计算机技术、软件技术、传感器技术和自动化技术的飞快发展，信息流成为机电一体化的主要特色。其产品实现自动化、数字化、智能化，在性能和功能方面均实现了质的飞跃。例如，英国、日本、美国和我国煤机厂生产的电牵引采煤机，都装备了以计算机为核心的控制和工况检测与故障诊断系统。它是由安装在采煤机上的计算机，配合多种传感器，对采煤机的运行工况及参数进行采集、处理、显示、存贮和运输，提供操作指导或控制采煤机作出相应的处理，并对电机、轴承等部件进行故障自动诊断。这不仅大大提高了采煤机的开机率，而且可以保证设备在最佳状态下工作。液压支架则向电液控制方向发展，将计算机技术与液压控制有机结合，实现定压双向邻架或成组自动移架，避免对顶板和支架产生冲击载荷。我国神华集团大柳塔矿采用从德国和美国引进的电液控制的支架，移架速度为6-8s/架，最快的移架速度达3s/架。电液控制装置还可检测支架的工作状态。此外，引进的工作面供电设备采用了微机控制技术，实现故障查寻、闭锁、先导保护和控制功能，也是一种典型的机电一体化产品。

煤矿运输设备的机电一体化进程也十分迅速。由于带式输送机已成为我国煤流运输的主要设备，因此，近几年来带式输送机的机电一体化成为重点研究对象，并取得可喜的成绩。引进的电液控制软启动(CST技术)，在机电一体化技术的应用方面达到很高水平。它利用计算机与液压技术相结合，不仅具有良好的启动、停车、调速和功率平衡等功能，而且能检测设备各部分的工况，对不正常状态进行保护，显示故障类型，该设备在大柳塔矿应用效果良好。

我国研制成功的钢丝绳带式输送机全数字控制系统，具有完善的保护和自诊功能，已有十余套在全国高产高效矿井中应用，良好的性能受到用户的欢迎。带式输送机配合传感器形成完整的带式输送机自动化装置，其中KJ42-1型带式输送机控制装置还具有显示和通信功能，在兖州兴隆庄矿实现了地面远程集中控制井下胶带机运输。该系统投入使用后，减少了33名岗位工，带式输送机运力从1000t/h提高到1200t/h，取得了良好的经济效益和社会效益。矿井提升机是实现机电一体化较好的矿山大型设备，全数字化，交、直流提升机。尤其是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动合为一个整体，机械结够大大简化，是典型的机电一体化设备，充分体现了机械-电力电子-计算机-自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠，具有可重复性故障寻址、完整的诊断设施和自诊断功能，以及简单而快速的通信功能;采用总线方式，大大简化电气安装;硬件配置简单，互相兼容，零备件少;可以方便地实现软启动、软件控制和改变瞬间加速度。“九五”期间，国产全数字化直流提升机已成为煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机，其核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统。

此外，我国还应用SIMADYND和S7研制成功了第一台交-交变频器供电的交流提升机。该系统11月在焦作古汉山矿投入运行，情况良好。由于采用了计算机技术，提升机的安全保护系统更为完善。其特点是：采用两台计算机装置，每台都有自己独立的测量、传感装置和数据处理系统。它们同步工作，互相检测，互为备用，对提升行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式，对两者进行比较、校正，实现行程自动控制。由于采用了计算机对安全回路、制动回路、电源和驱动回路进行实时检测，实现故障记忆，因此提升机安全性能大大提高。

此外，机器人也是一种典型的机电一体化产品。世界各国都十分重视煤矿机器人的研究，例如美国、英国研究的无人工作面，其设备操控均实现机器人化;日本研究的带式输送机巡检机器人，我国研究的喷浆机器人和机器人化自动钻机等等，都是先进的研究成果。由于煤矿工作环境恶劣、自然条件复杂，上述煤矿机器人达到实用阶段，还需要做许多工作。尽管如此，煤矿机器人仍然是煤矿机电一体化技术今后研究的重点之一。

煤矿机电设备中变频技术的应用研究 篇6

摘要:矿井机电在煤矿生产中占据较大的比重,随着近年来先进技术不断引进,机械化水平不断提高,监测监控技术的应用,加之矿井改扩建和技术改造,时机电战线职工队伍素质的要求也愈来愈高。

关键词:机电管理;煤矿;施工

煤矿安全是一个系统工程,无论是管理者、职工、还是安全监察员,都要从讲政治的高度来做好安全工作,确保煤矿职工生命和国家财产的安全,尽一切力量扭转煤矿安全生产的被动局面。随着业主对矿井建设工期的要求越来越高,提高立井施工速度成为各施工单位的主要奋斗目标,而井筒施工过程中机电管理起了主导作用,重视机电管理,施工速度就会加快,安全就能可靠,效益就会显著提高。同时机电管理是一项业务要求较高又比较系统的工作。当前煤矿机电行业中存在的问题

1)机电职工业务素质参差不齐。部分操作工达不到“应知应会”要求,实际操作技能较差,责任心不强。

现代化的矿井机电运输系统是技术密集与综合了现代科学技术的产品,而且随着矿井机电运输设备现代化水平的不断提高,结构的复杂性也越来越高。而煤矿是高危、艰苦行业、环境差、风险大,相比其他行业,对专业技术人员和技术熟练工缺乏吸引力。同时煤矿使用的机电产品类别多、技术含量高。既有引进的高科技含量的现代化综采设备,也有PLC控制技术、变频控制技术。一些新设备新技术维修不了,依靠厂家维修支援,造成事故处理时间延长,影响矿井生产。因此,人才缺乏、人员素质较低使这一问题更为突出。

2)各种机电管理制度落实不到位

矿井虽然建立了各项规章制度及操作规程,但执行不力,落实还不到位,规章制度流于形式。

3)机电监蠢Z力度和深度不够

煤矿机电安全监察员在认识和素质上也有差距,煤矿机电专业性强,所涉及的知识面相当广泛,要求监察人员素质全面,而现行的执行标准有时又无详细的操作说明,甚至有的还有一定的回旋余地,无十分准确而清楚的界限,这就不可避免地造成监察过程中有时难以把握。煤矿机电安全监察员大多从基层而来,深知基层之甘苦,有时一下难以完全放下情面。在专业性很强的机电安全监察中,又由于专业监察人员少,而机电运输系统战线长、范围广,安全监察普遍采用抽查式,监察的随机性大。缺乏全面性,缺乏主动性。针对机电管理中的问题,应采取的对策

1)采取措施稳定专业人才队伍,强化培训提高人员素质。

企业的竞争归根到底是人才的竞争,作为煤炭企业引进、留住高水乎人才不容易。因此,要努力创造“感情留人、事业留人、待遇留人”的氛围,要树立技术熟练工人也是人才的观点,解决人才的后顾之忧,不断提高人才的福利待遇,着力从企业长远大局出发,培养一批技师、高级技师、工程师、高级工程师、技术大拿等。

认识科学技术的载体,对机电运输设备能起到控制、使用、维护和管理作用。只有提高人员素质,加强认识,才能从根本上促进机电管理工作的好转。

2)狠抓机电设备检修工作。并应用先进的设备运行状态监测与故障诊断技术。

加强煤矿机电设备的检修是企业保证安全生产的重要管理途径之一。矿井要正确处理生产与检修的关系,抓好设备维护检修工作,实行强制检修制度,按时编制、月度设备检修计划,合理安排时间对设备进行检修,并做到“三同时”,即:在安排生产计划的同时,安排好设备检修计划;在执行检查生产计划的同时,督促检查检修计划的执行情况;在总结生产计划完成情况的同时,要总结设备检修计划的完成情况。

同时要应用先进的设备状态监测和故障诊断技术,利用各种监测器械和仪表直接对设备的关键部位进行定期、间断、或连续监测,获得设备技术状态(如温度、振动、噪声、受力等)变化的图像,参数等确切信息,以判断其运行是否正常、有无异常与劣化征兆,或对异常情况进行追踪,预测其劣化趋势,确定其劣化及磨损程度,以掌握设备发生故障之前的异常征兆与劣化信息,从而事前采取有针对性的措施控制和防止故障的发生,减少故障停机时间与停机损失,减低维修费用和提高设备有效利用率,确保设备完好运转,将事故消灭在萌芽状态。

3)加强安全质量标准化工作

一个矿井机电、运输专业质量标准化程度的高低对该矿井机电设备的安全运行、整个矿井安全生产起着举足轻重的作用。要想搞好质量标准化工作,必须依靠和调动广大职工的积极性。要统一思想,统一认识,特别是职能部门的管理人员。要真正认识到没有质量标准化工作,就没有安全生产,就没有效益,使大搞质量标准化工作成为职工们的自觉行动。同时,开展一系列竞赛、会战等活动,形成竞争激励机制,促进操作、维修人员的责任心的提高,降低机电运输事故率,为机电运输事故向零突破奠定基础,对机电设备质量标准化工作起到积极的推动作用。质量标准化工作不是一朝一夕的事,也不是一次检查就万事大吉的事情。因此,对机电设备质量标准化工作要做到持之以恒,正是基于这种认识,质量标准化工作,应作为我们平时工作的重中之重来常抓不懈。只有抓好了机电运输质量标准化建设工作,才能为所有机电设备的正常运转奠定基础,才能为企业的安全成产提供保证。结语

煤矿机电设备中变频技术的应用研究 篇7

1 变频技术原理

基于电力电子技术、微机技术与电机传统技术的综合, 交流变频条数技术产生, 它一项机电一体、强弱电混合的综合技术。其本事是采用具有通断能力的电力半导体器件将工频电源转换为另一频率的电能对装置进行控制, 其基本原理是将工频交流电压通过整流桥转变为直流电压, 然后由逆变器转换为电压、频率可以调节的交流电压, 作为驱动电源对交流电机进行驱动, 这样电动机获得的电流与电压适应无级调速的需要, 这种调速方式没有转差损耗。在能源危机的今天, 变频技术的出现也是必然的, 因其具备按照电机负载实现平滑、自动的加速、减速功能, 使电机工作效率得到大幅提高。在理论与应用中, 变频技术都得到快速的发展, 经过IGBT、GRT等功率器件的更换, 取得代之是智能功率模块;在调速系统中, 集成的程度也越来越高, 经历了单片机、数字信号处理器、精简指令集计算机、高级专用集成电路等调速系统;在控制方面, 改善了压频比控制方式, 转矩直接控制与矢量控制在实际变频器中应用比较广泛, 而人工神经网络、模糊自优化控制等方法也成为研究的方向;在功能方面, 变频器除了基本的调速功能, 也具备了参数辨识、可变程序及通信等内置功能, 综合化程度越来越高。

2 变频技术在煤矿机电设备中的应用

2.1 矿井提升机

由于矿井提升机在煤矿生产中担负着人员、物料输送的重要任务, 是非常重要的矿井设备, 传统的调速控制主要采用将金属电阻接入电动机转子电路, 用接触器切除电阻或者鼓形控制器来实现调速的目的, 其不足之处在于散热难以解决、电阻耗能过大、调速范围小、电阻调速属于有级调速、安全性能差、精度低等方面, 此外, 在减速与下放环节, 由于低频电源或直流电源的机械冲力很容易造成设备的损坏, 也对电能造成了浪费, 安全性也得不到保证, 制约了煤矿生产的经济运行。现阶段, 变频技术在矿井提升机中主要以PLC控制系统和高压调速控制系统来实现。在高压变频调速控制系统的设计中, 主要采用单元串联多电平能量回馈型四象限高压变频控制系统, 保证了低压控制回来与高压回路之间的通信能力增强, 提高了系统的安全性和抗干扰等性能, 对矿井提升机在提升的整个过程中进行速度控制、位置控制、保护功能、动态画面监视功能等都进行了提高, 有效的改善的矿井提升机的启动、运行、加速、减速等性能, 降低了设备运行中的机械冲洗, 系统的安全水平得到提高。

2.2 胶带输送机

煤矿运输系统中, 最主要的设备之一就是胶带运输机, 该设备以交流电动机作为驱动装置, 以液压耦合器进行传动、以工频进行拖动的方式运行, 但是在以往的技术应用中, 存在机械冲击大、启动电流大及传动效率低等不足。通过变频技术的应用, 使胶带运输机的各种性能得到提升, 系统与设备在启动方面实现了软启动功能, 可以平稳的进行启动。传统技术在应用时, 尤其是对于输送距离长、负载重、倾角大, 或者是存在重载或者带载启停的状态时, 对胶带往往会造成跑带或者断带的安全事故发生, 自变频技术在输送系统中的应用以后, 软启动功能从根本上对这个难题进行了解决, 避免了跑带或断带安全事故的发生。

2.3 主要排水泵

全矿井的排水任务由主要排水泵来完成, 在矿井安全生产中具有重要的作用。在矿井的生产、建设或者有冬季、雨季的各个时期中, 矿井的涌水量也是不同的, 根据实际涌水量对排水量进行调节, 在矿井主要排水泵设备的选型中, 应该按照矿井最大涌水量来确定。所以, 在实际生产过程中, 矿井的主要排水泵存在功率不足的问题, 导致排水效果达不到要求, 还造成电能的浪费。在变频技术应用之后, 对点拥挤的运行频率进行了改善, 按照矿井的实际涌水量对电动机的转速进行改变, 满足了矿井的排水需求, 避免了电动机功率不足的影响, 根据相关统计, 在采用变频技术以后, 主要排水泵的节电能力提高了三成以上。

2.4 主要通风机

全矿井的通风任务由主要通风机来完成, 因此也是矿井生产中的主要设备之一。在不同时期的开采作业中, 随着开采深度的加深, 各种因素都在发生变化, 对通风的需求也在变化, 矿井的通风量需要根据实际用风量来调节。需要按照矿井的最大用风量来选择矿井主要通风机的性能, 传统技术基础上的通风机也存在功率不足的现象。通过变频技术的使用, 对主要通风机进行技术改造, 这样排水泵的改造目的是类似的, 主要根据矿井的实际通风量对电动机的运行频率进行设定, 在满足实际通风需求的基础上, 满足了主要通风机的功率需求。矿井通风机与其它设备存在不同的地方时该设备需要二十四小时不间断的运行, 对电能的需求量非常大, 也是浪费最大的设备之一, 根据相关的统计, 在采用变频技术之后, 主要通风机的节电效果达到四成以上。

3 结语

在煤矿实际生产过程中, 本文所研究的矿井提升系统、输送系统、排水系统及通风系统都属于关键的系统环节, 其装机容量达到全矿井的八成以上, 在矿井生产中消耗的电能非常大, 占据七成至九成。与此同时, 这些环节中, 也是矿井安全生产相对比较薄弱的环节, 属于事故多大区域。通过对这些系统进行改造, 应用变频技术改善了设备的运行效率和性能, 使矿井的装备水平得到了提高, 保证了矿井的安全生产, 最主要的是实现了节能降耗的目的, 为煤矿企业实现安全生产提供了可靠的技术支持。

参考文献

[1]赵志宏.煤矿机电设备变频控制技术[J].中国新技术新产品, 2010.

[2]梁碧碧.变频技术的使用原理及在煤矿机电设备中的应用[J].河南建材, 2012.

煤矿机电设备变频节能技术研究 篇8

【关键词】变频节能技术；煤矿机电；研究

0.引言

随着人们节能意识的不断深入，越来越多的人认识到了节能的环境效益和经济效益。在我国的煤矿行业中，机电变频节能技术逐渐得到广泛的应用，为煤矿行业的节能和机械的平稳调节做出了重要贡献。加强对变频节能技术的作用机理分析，和相关改良方法的分析，进而保证变频节能技术在煤矿行业的应用，这是非常具有研究价值的。

1.机电变频技能技术的应用原理

变频节能技术是一种新型的电能技术，其与传统的交流点有较大的区别。该技术主要是通过变频调速技术将交流电的固定频率进行调动，将其变成一种可以利用的变动资源。变频节能技术在当今的交流调速得到了快速的发展和广泛的应用。在实际的应用过程中，我们要把握变频节能技术的以下应用：一是功率器件的应用，当今常用的智能功率模块为IPM，可以将变频的功率不断的增大，比原有的GTR和IGBT更为先进[1]。二是压频比（U1/f）的控制方式得到了很大的革新，主要体现在矢量控制方法以及直接的转矩控制的出现上，它使得变频节能技术在实际中的应用范围更加的扩大。三是当今的变频节能技术研发方向是人工神经网络和模糊自优化等控制方式。这将使得变频技术可以进行更大范围的集成系统的集中，其技术也从原有的单一数字信息处理转变成了较为先进的专用集成电路。四是变频的功能也得到了越来越综合的应用，已经不再停留在基本的调速功能上，还有通信功能以及编程序参数辨识功能。

2.变频节能技术分析

2.1变频技术在机械动力荷载设备中的应用

变频技术在机械动力荷载设备中的应用主要有两大类：一是应用在传动调速上，另一种是应用在静止电源上。在变频传动调速应用上，其主要目的就是通过电机调速进而降低电能的消耗，主要作用的对象是电动机，其中水泵、风机是其主要作用的设备。传统的水泵、风机的流量和风量的控制方法是通过调节节流阀或者挡风板来完成的，这在调节措施简单易行，可以基本满足工作需求，但是这调节模式在节能角度上没有任何作用，在相关的统计中可以发现这类设备一般是一直运行，其停机时间较短。变频技术通过对电流的转速进行控制，不但可以满足工作的需求，还能有效的节约能源。

2.2交流四象限变频器在煤矿行业中机电设备的应用

煤矿行业中的采掘设备的工作环境有自身的特殊性，其输送机、提升机、电铲等设备需要频繁的启停、调速，这就需要变频器可以进行四象限工作。四象限变频器可以将电流的全波 整流桥变化成智能功率模块（IPM）组成的可控整流桥[2]。如果电机设备处于电动状态，四象限变频器与两象限的变频器工作方式一样。当电机处于发电状态时，四象限变频器将会使得原有的整流电路变成逆变电路，而原来的逆变电路则会变成整流电路，使得电机电力回馈到电网中去。

2.3普通变频器在煤矿机电设备中的应用

普通变频器是当今最应用最为广泛的变频器之一，其不但在煤矿行业得到了广泛应用，在其他行业中也存在普遍的应用。普通变频器的发展方向除了节能外，还表现在控制的灵活性、智能性和操作简单性上。

3.电力变压器节能技术分析

随着我国经济的不断发展，对能源的消耗也越来越大，对我国电力装机的发展起到了极大的推动作用，但是这个推动作用远远不能满足经济发展带来的巨大能源缺口。当今的能源矛盾是制约我国经济发展的一大阻力，如何实现我国经济的快速增长和实现可持续发展战略，就需要我们大力的进行能源的节流工作。在电能源方面需要我们从电力的生产、供应以及消费上进行全程的节能监控，降低电能的损坏，提升能源的利用率。

3.1合理的进行变压器容量的配置

相关的资料显示，变压器最大效率的发挥需要保证平均负荷率是其额定容量的55%到80%之间。但是在实际操作过程中，变压器的功率及其负载数值是不断变化的，并且存在超载运作的可能性，所以在进行变压器容量选择时不必硬按其最大功率来，应根据线路正常功率水平来选择。如果变压器的容量配置过大，就会出现空载损耗加大现象；但是如果过小则会出现变压器负载过大，超出其负荷，就会出现变压器负载损耗问题。

3.2合理进行变压器的类型和数量的选择

在进行变压器的类型和数量的选择时，要根据企业的现实需求来考虑，保证变压器损耗的降低和企业能源需求的满足。通常需要根据以下原则来进行选择：一是合理台数的选择。通常情况下企业的主要负荷为三级负荷，这就只需要装设一台变压器；如果企业的一、二级负荷占的比例相对较高，需要两个电源来供电，这种情况下需要装设两台变压器。部分特殊情况要进行多台小型变压器的安装，例如作业条件和运输条件限制的井下变电站。二是优先进行低能耗、高效率的变压器的选择[3]。变压器自身的技能性能是整个线路技能的重要构成，其可以有效改善空载时出现的漏磁损耗、铁损耗以及负载时其负载电流在变压器线圈上的电阻损耗。

3.3提高变压器的功率

负载功率因素的波动对变压器的功率有重要的影响，功率的降低会影响变压器的效率，增加变压器的损耗。所有的用电设备都会消耗一定的无功功率，这是无法避免的，但是可以一定程度上降低这个消耗。通常在电网系统内安装移相电容器，以此来降低负载的功率因素，降低无功功率的消耗。与此同时，移相电容器还可以降低设备用电的实际电流，一定程度上补偿了无功电流，对提升整个变压器的利用率以及降低线路的损耗等方面有极大的作用。

4.结语

社会经济的发展以及节能意识的不断深入，变频技能技术的应用也将越来越广泛。可以预见的未来的电能节能技术必然有变频技能技术的一片天空，煤矿行业是电能消耗的重要行业之一，对其电机设备的变频技能技术改造势在必行。加强对其变频技能技术的改造和应用，可以有效的提升行业的生产效率，有效的提升电能的利用率，提升行业的经济效益。

【参考文献】

[1]雷振廷.变频节能技术在我国煤矿机电设备中的应用[J].科技资讯，2009（34）.

[2]邢李涛.采煤机变频器震动试验台的研制[J].山西科技，2010（04）.

煤矿机电设备中变频技术的应用研究 篇9

杜凯

整理：李占标】

摘 要：交流变频调速装置在煤矿皮带输煤机系统上的应用。煤矿皮带输煤机机械负载大，且不稳定。而传统的调速系统比较落后。采用变频调速技术先进，运行可靠、安全，节能。论文关键词：变频调速

煤矿输煤机系统是煤炭生产过程的重要环节，皮带输煤机系统每天运行时间长，负载重，担负着输煤的重要职责。平煤集团是50---60年代建设的老企业，采用的输煤机设备已较陈旧。输煤机皮带在固定的轨道上往复运行，同时通过棍轮的传动将煤炭在输煤皮带上运送至预定的位置。平煤集团的输煤机转速调节设备一般采用电磁调速异步电动机，通过电磁转差离合器来实现调速的方法称电磁调速。电磁调速异步电动机（俗称滑差电动机）是一种交流无级调速设备。电动机采用组合式结构，由拖动电动机、电磁转差离合器和测速发电机等组成，测速发电机是作为转速反馈信号源供控制用。这类电动机的无级调速是通过电磁转差离合器来实现的。在实际运行中存在以下问题：

（1）采用滑差调速速度损失大，因为电磁转差离合器本身转差较大，所以输出轴的最高转速仅为电机同转运的80%～90%；

（2）滑差离合稳定性差，电控线路复杂故障多，维护检修工作量大；

（3）调速过程中转差功率全部转化成热能形式的损耗，效率低；主要通过增加转差功率的消耗来换取转速的降低，因而效率较低；

（4）输煤机工作环境粉尘很大，经常发生转差离合器被粉尘填塞、卡死现象，故障率高，严重影响系统的可靠运行；（5）原有电气控制部分线路因多年运行已不能满足现有生产运行的要求，需更换。

基于上述原因，平煤集团应决定对输煤机进行改造。我们提出了采用变频调速技术进行改造的方案。变频调速是通过改变供给电动机的供电频率，来改变电机的转速，从而改变负载的转速。变频调速器是利用电力半导体器件的通断工作将工频电源变换成另一频率的电能控制装置。异步电动机用变频调速器的原理是将交流顺变成直流，平滑滤波后再经过逆变回路，将直流变成不同频率的交流电，使电机获得无极调速所需的电压、电流和频率。变频调速具有效率高、调速范围宽、精度高、调速平稳、无级变速等优点。变频器按主电路分为电压型和电流型：

电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；

电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路的滤波是电感。1 方案说明

1.1 按照平煤集团设备的技术要求，设计方案选用国产变频器，是磁通矢量控制方式变频器。输煤机起动转矩大，低速时属大力矩输出，负载变化剧烈。而一般的V/F控制、转差频率控制的变频器无法满足其要求。而磁通矢量控制方式是将定子电流分解成产生磁场的电流分量和与磁场相垂直产生转矩的电流分量，分别进行任意控制，二者合成的定子电流供给电动机，因而采用磁通矢量控制方式的变频器，调速范围宽、过流抑制能力强、转矩控制性能好，尤其可以控制静转矩。

变频器有以下功能: 磁通矢量控制 V/F控制方法，IGBT晶体模块，转差补偿控制，瞬时掉电再启动（15ms）,高启动转矩（1HZ时150%），低噪音运行，自动保护功能齐全，在设计中将变频器AM的模拟信号输出（0-10V）用“维博”直流电压传感器转换为一路4-20mA控制信号,将该信号接至输煤程控系统经转换后直接在输煤程控系统控制画面上显示，便于运行、维护人员观测设备的运行状态。变频器操作面板为FR-PU04-CH,设计中通过PU连接线将此操作面板安装在控制柜操作板上，便于操作。电机则更换为变频调速电机，型号为YVP-xxx-4-315kw。（或215、260kw）1.2 为解决输煤机机构与行走机构电气上有互锁功能的问题，我们选用了日立公司的系列PLC（小型可编程序控制器）替代原继电器控制回路，使系统接线简洁明了，同时提高了系统可靠性，便于操作、维护。日立电气为适应小型独立机器的控制推出的一款性价比较高的紧凑型控制器。体积小巧，功能强大，通过设计PLC程序，日立 PLC不仅在系统中控制着输煤机的往复行走动作，且输出设备运行状态，对于故障状态如变频器故障、行走长时间未到行程开关位置都会自动输出报警信号，并停机。在电气设计上设置就地控制和远程控制两种工作模式，当选择就地控制（手动工作方式选择开关，此信号联接输煤程控系统）时，输煤机构停止运行时，通过控制回路互锁，行走机构将不能运行，手动启动输煤机构正常运转后变频器将输出控制信号（控制中间继电器触点串联于行走机构手动控制回路中），然后可通过选择手动操作按钮使行走机构动作。当选择远程控制（自动工作方式选择开关，此信号联入输煤程控系统）时，输煤系统程控给予的启动信号作为启动输煤机构的必要条件（无源接点容量为直流24V，2A，同时可以通过DC4-20mA电流信号输入进行变频器频率设定。）当输煤机运行后，通过变频器输出运行信号（继电器输出信号，230VAC，0.3A）给输煤程控系统,当需要输煤机行走运行时,程控系统给出向前或向后的远方输入信号给行走控制部分,行走机构按操作指令运行。

1.3变频器各种自动保护功能齐全，过电流断路、再生过电压断路、电压不足、瞬时停电、过负荷断路失速防止、散热片过热、制动晶体管报警、接地过电流，输出短路，主回路元件过热等等，当出现上述故障时，变频器自动保护停止运行并通过接点输出方式输出（230VAC，0.3A）信号给程控系统，同时可输出控制柜报警灯指示。2 改造后效果

采用变频器调速系统改造后的输煤机，重载低速起动可靠、运行稳定，加减速时间的设定使各挡起制动速度相当平稳，控制精度高。输煤机的工作状态及变频器的频率显示、给定都能在输煤程控系统画面上一目了然或操作。采用PLC的控制，大大减少了控制柜的中间元件和减少了繁杂的布线，减少了故障点，使系统的可靠性进一步提高。经过一段时间的试运行，证明完全解决了设备原有问题，为输煤系统正常运行提供了有力的保障。3 结语

输煤机变频调速系统对电机冲击小，调速性能优良，节能效果显著，减少了维修工作量，提高了工作效率。参考文献：

煤矿机电设备中变频技术的应用研究 篇10

1.堵复口门方案选定

“96.8”洪水期间，一段防洪路口门冲块恢复时，在石料，柳料运不进去情况下，利用滞留在工程上的机械和土工布做土袋抢堵，利用装载机和挖掘机结合土工织物纺织布做成土工袋进行口门复堵，取得了堵复口门的最终胜利。

1.1方法：在装载机斗容里铺一长5米、宽4米的土工织物纺织布，编制布的长宽可根据实际需要任意调整。用挖掘机向装载机斗容编制布上卸土，装满后利用电动缝包机和三股尼龙线将土工布上口往返两道缝严，用电动剪刀将多余的土工布剪掉，然后利用装载机的力量将一个长2米、宽1.5米，高1.2米的土工织物土袋倒入决口处，利用此方法层层叠压，步步进占。

1.2优点:比重大，在动水条件下充填，铺设比较方便，袋体柔软变形能力强，在压载作用下很好地服帖于基面上，便于储备、运输，且施工简单，操作方便，机械化程度高、速度快，效果好，劳动力强度低，节省大量石料和铅丝笼，并且闭气效果比石料、石笼更佳。

2.土工织物与机械设备的配合设计

2.1装载机斗容上的铲爪应卸掉，以防装卸时挂破土工织物土袋，斗容的大小可根据需要进行更换调节。

2.2土工织物可根据斗容的大小加工成适当的布块，也可以为增强土工织物的强度缝成双层或多层。

3.土载织物土袋尺度的确定

利用土工织物反滤土袋进行合龙后的闭气效果要比石块和铅丝笼好的多。

3.1单个土袋的长度:单个土袋的长度可视水流流速和水流动能系数及所做占体的宽度等因素通盘考虑。按《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》的规定，计算出土工织物土袋长度为2-3米，如此长度不能满足占体的宽度需要时可铺2-3排，甚至多排。可根据实际需要灵活掌握。

3.2单个土袋的宽度：单个土袋的宽度与水流速条件及装载机斗容体积有关。块体宽度大，搭接少且省料速度快，但需要和其配套的施工机械的斗容相适应，块体过窄，则排压多且费料，整体性能差。因此，单个土袋宽度更要根据具体情况适当选择，结合实践经验，笔者认为单个土袋的宽度在1-1.5米之间效果最佳。

4.土工织物工程材料的选择

4.1土料

土袋可用各种土料，包括取用附近滩地、提防后戗和淤背体的土料（沙土、两合土、砂砾石），情况急时可临时取用堤防超高部分堤身的土料。

4.2土工布

土工布要保证它的透水性，又要使细土颗粒不能穿过。

5.堵复口门工程的实施

5.1施工方法

首先探测口门水深、流速情况，如水深较深、流速过大，装载机在抛投土袋前可在土袋两端系上绳缆，在工作面两端适当位置打1.5-2.0米的木桩，打入后的木桩高出地面0.3-0.5米，用以固定绳缆，直到袋体露出水面不需系绳缆固定为止。如水较浅、流速较缓时，袋体抗滑稳定安全系数在于允许抗滑稳定安全系数时，可不系缆绳。

5.2工效分析

根据原阳武庄控导工程复串沟实验资料统计：由3名机械操作手和5名抢护队员及两台大型载机、一台挖掘机组成，串沟水深5米，宽10米，流速小于2米每秒的情况下，挖掘机配合两部装载机连续不断地装袋抛袋，经过2.5个小时，一个长10米、宽6米、高6米的土工织物占体顺利完成，如果增加几部机械两岸同时作业，进度则会更快。

6.结论

6.1堵复口门所用的土工布、缝包机、尼龙线、电剪刀的规格尺寸品种繁多，在市场上极易购到，为了满足紧急堵口或其他险情抢护的需要，应在黄河仓库中储存一定数量。

6.2抢险用的挖掘机、装载机和发电机等

机械及木桩麻绳可结合黄河防洪工程使用。

煤矿机电设备中变频技术的应用研究 篇11

关键词：煤矿；变频器；节能技术

变频器的工作原理是通过微电子技术和变频技术改变电源频率来控制交流电动机，以此来达到调节速度和节能的目的，使设备的能源消耗有效降低，为企业带来较大的经济效益。作为能源消耗较高的煤矿企业，在众多设备中应用到变频技术的较多，例如采掘、排水、运输、通风及空气压缩设备等，通过将变频器节能技术运用到这些设备中，有利于减少煤矿生产电能消耗，从而有利于煤矿企业的生产效益。

1.煤矿采煤机中对于变频器节能技术的应用

在煤矿生产中，采煤机是主要的机械设备，由于采煤作业空间较小，环境恶劣，粉尘较大，且空气湿度和湿度较高，因此要求采煤机设备要便于操作和维护，并要求系统运行要具有较高的可靠性、稳定性及安全性。而在煤矿采煤机上应用变频器节能技术，可有效避免电路异常、漏电、过负荷、过电流及过热等现象的发生，并且能提高采煤机运行的安全性、可靠性及稳定性，进而使煤矿采煤机的性能得到有效保护。

近年来，我单位开始运用MG900/2210-WD型系列电牵引采煤机，该设备牵引拖动系统采用“一拖一”，主、从拖动方式的机载交流变频调速技术，目前国内煤矿采矿区倾斜角一般在15°～180°之间，采煤区局部倾斜度则在30°～40°间。在采煤机运行中，若采用四象限能量回馈变频器调速技术，其可以在采煤区大倾斜度范围内，该技术调控制动力矩与维持牵引速度变化较小，基本上可以忽略不计，且运行中不会出现下滑现象，因此运用四象限能量回馈变频器调速节能技术可实现可靠调节、灵活控制等效果，可最大程度减少煤矿采煤机运行耗能。

2.煤矿供风系统设备中对于变频器节能技术的应用

在煤矿生产作业中，通常由空气压缩机提供井下作业时所需的压缩空气，但压缩空气应用的是非连续性的机械设备，而压缩机属于连续运行的机械设备，所使用的时间较长。在煤矿井下作业时，由于电动机系统难以根据负载量大小进行调整，而在供风系统设备中运用变频器节能技术能够有效调节电动机系统，能够确保在压力较稳定时，使煤矿压缩空气的质量得到进一步提高。此外，在煤矿压缩机中应用变频节能技术的优势还体现在[1]：其一，变频器节能技术能够避免机械设备受到电流冲击；其二，通过应用变频器节能技术，能够使系统在恒压控制的状态下，恒定气压，从而使煤矿作业气源的质量得到有效改；其三，应用变频器节能技术，所节省的电能可达到总电能耗费量的20%，从而有效降低变频器节能技术的投入成本善。

3.煤矿运输系统设备中对于变频器节能技术的应用

3.1煤矿皮带输送机中对于变频器节能技术的应用

目前，皮带输送机在煤矿生产中的使用较为频繁，但在使用皮带输送机过程中由于多种原因导致存在空载运行或轻载运行的状态，并且会耗费大量电能。而在煤矿输送机中应用变频器节能技术，一是能使皮带输送机难以启动的问题得到有效解决；二是能使皮带输送过程中电能消耗量降低。在煤矿皮带输送机中采用变频器进行驱动时，一般可采用一台电机、一个控制装置技术，若采用多台电机同时运行，则采用多个控制装置，实现主控制与从控制，从而平衡所有电机功率，进而实现节能效果。

3.2煤矿提升机中对于变频器节能技术的应用

提升机在煤矿生产作业生产时主要应用于使用频繁、负载繁重的环境中。因此，必须确保提升机在频繁的启动、停止及调速等过程中能够安全、稳定的运行，才能实现提升机的节能效果。在提升机中应用变频节能技术，不但能够确保提升机运行在节能状态下，使调速电阻的热损耗量降低，而且还能使设备在运行时的损耗降低，从而减少设备不必要的耗损，从而达到节能的效果。

在煤矿提升机变频器使用中，主要采用三种不同方式，即：频率与时间成线性关系、S形方式、半S形方式；在实际运行中，可根据煤矿提升高度、重量等因素可以调控变频器升速方式，从实现匀速升降，不仅提高提升机运行稳定性，还能节约提升机电耗。

4.结论

近年来，在煤矿机械设备中对于变频器节能技术的应用越来越广泛，作为一种新兴的电力节能技术的变频器节能技术，其具有高性能、数字化及智能化等多方面的优势，对于煤矿的生产有着重要的意义。随着科学技术的发展，不断涌现出了具有高性能、高安全性及高稳定性的变频器，并且现代化机械设备节能技术越来越好。因此，将变频器节能技术应用到煤矿生产中，能进一步降低煤矿生产中所消耗的能源，从而有效提高煤矿企业的经营效益。

参考文献：

[1]于淑珍.探讨我国煤矿机电设备中变频节能技术的应用[J].黑龙江科技信息，2013，4（2）：76.